]> granicus.if.org Git - postgresql/blob - doc/src/sgml/backup.sgml
Clarify tar documentation about return error codes.
[postgresql] / doc / src / sgml / backup.sgml
1 <!-- $PostgreSQL: pgsql/doc/src/sgml/backup.sgml,v 2.101 2007/09/14 13:26:22 momjian Exp $ -->
2
3 <chapter id="backup">
4  <title>Backup and Restore</title>
5
6  <indexterm zone="backup"><primary>backup</></>
7
8  <para>
9   As with everything that contains valuable data, <productname>PostgreSQL</>
10   databases should be backed up regularly. While the procedure is
11   essentially simple, it is important to have a basic understanding of
12   the underlying techniques and assumptions.
13  </para>
14
15  <para>
16   There are three fundamentally different approaches to backing up
17   <productname>PostgreSQL</> data:
18   <itemizedlist>
19    <listitem><para><acronym>SQL</> dump</para></listitem>
20    <listitem><para>File system level backup</para></listitem>
21    <listitem><para>Continuous archiving</para></listitem>
22   </itemizedlist>
23   Each has its own strengths and weaknesses.
24  </para>
25
26  <sect1 id="backup-dump">
27   <title><acronym>SQL</> Dump</title>
28
29   <para>
30    The idea behind this dump method is to generate a text file with SQL
31    commands that, when fed back to the server, will recreate the
32    database in the same state as it was at the time of the dump.
33    <productname>PostgreSQL</> provides the utility program
34    <xref linkend="app-pgdump"> for this purpose. The basic usage of this
35    command is:
36 <synopsis>
37 pg_dump <replaceable class="parameter">dbname</replaceable> &gt; <replaceable class="parameter">outfile</replaceable>
38 </synopsis>
39    As you see, <application>pg_dump</> writes its results to the
40    standard output. We will see below how this can be useful.
41   </para>
42
43   <para>
44    <application>pg_dump</> is a regular <productname>PostgreSQL</>
45    client application (albeit a particularly clever one). This means
46    that you can do this backup procedure from any remote host that has
47    access to the database. But remember that <application>pg_dump</>
48    does not operate with special permissions. In particular, it must
49    have read access to all tables that you want to back up, so in
50    practice you almost always have to run it as a database superuser.
51   </para>
52
53   <para>
54    To specify which database server <application>pg_dump</> should
55    contact, use the command line options <option>-h
56    <replaceable>host</></> and <option>-p <replaceable>port</></>. The
57    default host is the local host or whatever your
58    <envar>PGHOST</envar> environment variable specifies. Similarly,
59    the default port is indicated by the <envar>PGPORT</envar>
60    environment variable or, failing that, by the compiled-in default.
61    (Conveniently, the server will normally have the same compiled-in
62    default.)
63   </para>
64
65   <para>
66    As any other <productname>PostgreSQL</> client application,
67    <application>pg_dump</> will by default connect with the database
68    user name that is equal to the current operating system user name. To override
69    this, either specify the <option>-U</option> option or set the
70    environment variable <envar>PGUSER</envar>. Remember that
71    <application>pg_dump</> connections are subject to the normal
72    client authentication mechanisms (which are described in <xref
73    linkend="client-authentication">).
74   </para>
75
76   <para>
77    Dumps created by <application>pg_dump</> are internally consistent,
78    that is, updates to the database while <application>pg_dump</> is
79    running will not be in the dump. <application>pg_dump</> does not
80    block other operations on the database while it is working.
81    (Exceptions are those operations that need to operate with an
82    exclusive lock, such as <command>VACUUM FULL</command>.)
83   </para>
84
85   <important>
86    <para>
87     If your database schema relies on OIDs (for instance as foreign
88     keys) you must instruct <application>pg_dump</> to dump the OIDs
89     as well. To do this, use the <option>-o</option> command line
90     option.
91    </para>
92   </important>
93
94   <sect2 id="backup-dump-restore">
95    <title>Restoring the dump</title>
96
97    <para>
98     The text files created by <application>pg_dump</> are intended to
99     be read in by the <application>psql</application> program. The
100     general command form to restore a dump is
101 <synopsis>
102 psql <replaceable class="parameter">dbname</replaceable> &lt; <replaceable class="parameter">infile</replaceable>
103 </synopsis>
104     where <replaceable class="parameter">infile</replaceable> is what
105     you used as <replaceable class="parameter">outfile</replaceable>
106     for the <application>pg_dump</> command. The database <replaceable
107     class="parameter">dbname</replaceable> will not be created by this
108     command, so you must create it yourself from <literal>template0</>
109     before executing <application>psql</> (e.g., with
110     <literal>createdb -T template0 <replaceable
111     class="parameter">dbname</></literal>).  <application>psql</>
112     supports similar options to <application>pg_dump</> for specifying
113     the database server to connect to and the user name to use. See
114     the <xref linkend="app-psql"> reference page for more information.
115    </para>
116
117    <para>
118     Before restoring a SQL dump, all the users who own objects or were
119     granted permissions on objects in the dumped database must already
120     exist. If they do not, then the restore will fail to recreate the
121     objects with the original ownership and/or permissions.
122     (Sometimes this is what you want, but usually it is not.)
123    </para>
124
125    <para>
126     By default, the <application>psql</> script will continue to
127     execute after an SQL error is encountered. You might wish to use the
128     following command at the top of the script to alter that
129     behaviour and have <application>psql</application> exit with an
130     exit status of 3 if an SQL error occurs:
131 <programlisting>
132 \set ON_ERROR_STOP
133 </programlisting>
134     Either way, you will only have a partially restored
135     dump. Alternatively, you can specify that the whole dump should be
136     restored as a single transaction, so the restore is either fully
137     completed or fully rolled back. This mode can be specified by
138     passing the <option>-1</> or <option>--single-transaction</>
139     command-line options to <application>psql</>. When using this
140     mode, be aware that even the smallest of errors can rollback a
141     restore that has already run for many hours. However, that might
142     still be preferable to manually cleaning up a complex database
143     after a partially restored dump.
144    </para>
145
146    <para>
147     The ability of <application>pg_dump</> and <application>psql</> to
148     write to or read from pipes makes it possible to dump a database
149     directly from one server to another; for example:
150 <programlisting>
151 pg_dump -h <replaceable>host1</> <replaceable>dbname</> | psql -h <replaceable>host2</> <replaceable>dbname</>
152 </programlisting>
153    </para>
154
155    <important>
156     <para>
157      The dumps produced by <application>pg_dump</> are relative to
158      <literal>template0</>. This means that any languages, procedures,
159      etc. added to <literal>template1</> will also be dumped by
160      <application>pg_dump</>. As a result, when restoring, if you are
161      using a customized <literal>template1</>, you must create the
162      empty database from <literal>template0</>, as in the example
163      above.
164     </para>
165    </important>
166
167    <para>
168     After restoring a backup, it is wise to run <xref
169     linkend="sql-analyze" endterm="sql-analyze-title"> on each
170     database so the query optimizer has useful statistics. An easy way
171     to do this is to run <command>vacuumdb -a -z</>; this is
172     equivalent to running <command>VACUUM ANALYZE</> on each database
173     manually.  For more advice on how to load large amounts of data
174     into <productname>PostgreSQL</> efficiently, refer to <xref
175     linkend="populate">.
176    </para>
177   </sect2>
178
179   <sect2 id="backup-dump-all">
180    <title>Using <application>pg_dumpall</></title>
181
182    <para>
183     <application>pg_dump</> dumps only a single database at a time,
184     and it does not dump information about roles or tablespaces
185     (because those are cluster-wide rather than per-database).
186     To support convenient dumping of the entire contents of a database
187     cluster, the <xref linkend="app-pg-dumpall"> program is provided.
188     <application>pg_dumpall</> backs up each database in a given
189     cluster, and also preserves cluster-wide data such as role and
190     tablespace definitions. The basic usage of this command is:
191 <synopsis>
192 pg_dumpall &gt; <replaceable>outfile</>
193 </synopsis>
194     The resulting dump can be restored with <application>psql</>:
195 <synopsis>
196 psql -f <replaceable class="parameter">infile</replaceable> postgres
197 </synopsis>
198     (Actually, you can specify any existing database name to start from,
199     but if you are reloading in an empty cluster then <literal>postgres</>
200     should generally be used.)  It is always necessary to have
201     database superuser access when restoring a <application>pg_dumpall</>
202     dump, as that is required to restore the role and tablespace information.
203     If you use tablespaces, be careful that the tablespace paths in the
204     dump are appropriate for the new installation.
205    </para>
206   </sect2>
207
208   <sect2 id="backup-dump-large">
209    <title>Handling large databases</title>
210
211    <para>
212     Since <productname>PostgreSQL</productname> allows tables larger
213     than the maximum file size on your system, it can be problematic
214     to dump such a table to a file, since the resulting file will likely
215     be larger than the maximum size allowed by your system. Since
216     <application>pg_dump</> can write to the standard output, you can
217     use standard Unix tools to work around this possible problem.
218    </para>
219
220    <formalpara>
221     <title>Use compressed dumps.</title>
222     <para>
223      You can use your favorite compression program, for example
224      <application>gzip</application>:
225
226 <programlisting>
227 pg_dump <replaceable class="parameter">dbname</replaceable> | gzip &gt; <replaceable class="parameter">filename</replaceable>.gz
228 </programlisting>
229
230      Reload with:
231
232 <programlisting>
233 createdb <replaceable class="parameter">dbname</replaceable>
234 gunzip -c <replaceable class="parameter">filename</replaceable>.gz | psql <replaceable class="parameter">dbname</replaceable>
235 </programlisting>
236
237      or:
238
239 <programlisting>
240 cat <replaceable class="parameter">filename</replaceable>.gz | gunzip | psql <replaceable class="parameter">dbname</replaceable>
241 </programlisting>
242     </para>
243    </formalpara>
244
245    <formalpara>
246     <title>Use <command>split</>.</title>
247     <para>
248      The <command>split</command> command
249      allows you to split the output into pieces that are
250      acceptable in size to the underlying file system. For example, to
251      make chunks of 1 megabyte:
252
253 <programlisting>
254 pg_dump <replaceable class="parameter">dbname</replaceable> | split -b 1m - <replaceable class="parameter">filename</replaceable>
255 </programlisting>
256
257      Reload with:
258
259 <programlisting>
260 createdb <replaceable class="parameter">dbname</replaceable>
261 cat <replaceable class="parameter">filename</replaceable>* | psql <replaceable class="parameter">dbname</replaceable>
262 </programlisting>
263     </para>
264    </formalpara>
265
266    <formalpara>
267     <title>Use the custom dump format.</title>
268     <para>
269      If <productname>PostgreSQL</productname> was built on a system with the
270      <application>zlib</> compression library installed, the custom dump
271      format will compress data as it writes it to the output file. This will
272      produce dump file sizes similar to using <command>gzip</command>, but it
273      has the added advantage that tables can be restored selectively. The
274      following command dumps a database using the custom dump format:
275
276 <programlisting>
277 pg_dump -Fc <replaceable class="parameter">dbname</replaceable> &gt; <replaceable class="parameter">filename</replaceable>
278 </programlisting>
279
280      A custom-format dump is not a script for <application>psql</>, but
281      instead must be restored with <application>pg_restore</>.
282      See the <xref linkend="app-pgdump"> and <xref
283      linkend="app-pgrestore"> reference pages for details.
284     </para>
285    </formalpara>
286
287   </sect2>
288  </sect1>
289
290  <sect1 id="backup-file">
291   <title>File System Level Backup</title>
292
293   <para>
294    An alternative backup strategy is to directly copy the files that
295    <productname>PostgreSQL</> uses to store the data in the database. In
296    <xref linkend="creating-cluster"> it is explained where these files
297    are located, but you have probably found them already if you are
298    interested in this method. You can use whatever method you prefer
299    for doing usual file system backups, for example:
300
301 <programlisting>
302 tar -cf backup.tar /usr/local/pgsql/data
303 </programlisting>
304   </para>
305
306   <para>
307    There are two restrictions, however, which make this method
308    impractical, or at least inferior to the <application>pg_dump</>
309    method:
310
311    <orderedlist>
312     <listitem>
313      <para>
314       The database server <emphasis>must</> be shut down in order to
315       get a usable backup. Half-way measures such as disallowing all
316       connections will <emphasis>not</emphasis> work
317       (mainly because <command>tar</command> and similar tools do not take an
318       atomic snapshot of the state of the file system at a point in
319       time). Information about stopping the server can be found in
320       <xref linkend="server-shutdown">.  Needless to say that you
321       also need to shut down the server before restoring the data.
322      </para>
323     </listitem>
324
325     <listitem>
326      <para>
327       If you have dug into the details of the file system layout of the
328       database, you might be tempted to try to back up or restore only certain
329       individual tables or databases from their respective files or
330       directories. This will <emphasis>not</> work because the
331       information contained in these files contains only half the
332       truth. The other half is in the commit log files
333       <filename>pg_clog/*</filename>, which contain the commit status of
334       all transactions. A table file is only usable with this
335       information. Of course it is also impossible to restore only a
336       table and the associated <filename>pg_clog</filename> data
337       because that would render all other tables in the database
338       cluster useless.  So file system backups only work for complete
339       restoration of an entire database cluster.
340      </para>
341     </listitem>
342    </orderedlist>
343   </para>
344
345   <para>
346    An alternative file-system backup approach is to make a
347    <quote>consistent snapshot</quote> of the data directory, if the
348    file system supports that functionality (and you are willing to
349    trust that it is implemented correctly).  The typical procedure is
350    to make a <quote>frozen snapshot</> of the volume containing the
351    database, then copy the whole data directory (not just parts, see
352    above) from the snapshot to a backup device, then release the frozen
353    snapshot.  This will work even while the database server is running.
354    However, a backup created in this way saves
355    the database files in a state where the database server was not
356    properly shut down; therefore, when you start the database server
357    on the backed-up data, it will think the server had crashed
358    and replay the WAL log.  This is not a problem, just be aware of
359    it (and be sure to include the WAL files in your backup).
360   </para>
361
362   <para>
363    If your database is spread across multiple file systems, there might not 
364    be any way to obtain exactly-simultaneous frozen snapshots of all 
365    the volumes.  For example, if your data files and WAL log are on different
366    disks, or if tablespaces are on different file systems, it might
367    not be possible to use snapshot backup because the snapshots must be
368    simultaneous.
369    Read your file system documentation very carefully before trusting
370    to the consistent-snapshot technique in such situations.  The safest
371    approach is to shut down the database server for long enough to
372    establish all the frozen snapshots.
373   </para>
374
375   <para>
376    Another option is to use <application>rsync</> to perform a file
377    system backup.  This is done by first running <application>rsync</>
378    while the database server is running, then shutting down the database
379    server just long enough to do a second <application>rsync</>.  The
380    second <application>rsync</> will be much quicker than the first,
381    because it has relatively little data to transfer, and the end result
382    will be consistent because the server was down.  This method
383    allows a file system backup to be performed with minimal downtime.
384   </para>
385
386   <para>
387    Note that a file system backup will not necessarily be
388    smaller than an SQL dump. On the contrary, it will most likely be
389    larger. (<application>pg_dump</application> does not need to dump
390    the contents of indexes for example, just the commands to recreate
391    them.)
392   </para>
393  </sect1>
394
395  <sect1 id="continuous-archiving">
396   <title>Continuous Archiving and Point-In-Time Recovery (PITR)</title>
397
398   <indexterm zone="backup">
399    <primary>continuous archiving</primary>
400   </indexterm>
401
402   <indexterm zone="backup">
403    <primary>point-in-time recovery</primary>
404   </indexterm>
405
406   <indexterm zone="backup">
407    <primary>PITR</primary>
408   </indexterm>
409
410   <para>
411    At all times, <productname>PostgreSQL</> maintains a
412    <firstterm>write ahead log</> (WAL) in the <filename>pg_xlog/</>
413    subdirectory of the cluster's data directory. The log describes
414    every change made to the database's data files.  This log exists
415    primarily for crash-safety purposes: if the system crashes, the
416    database can be restored to consistency by <quote>replaying</> the
417    log entries made since the last checkpoint.  However, the existence
418    of the log makes it possible to use a third strategy for backing up
419    databases: we can combine a file-system-level backup with backup of
420    the WAL files.  If recovery is needed, we restore the backup and
421    then replay from the backed-up WAL files to bring the backup up to
422    current time.  This approach is more complex to administer than
423    either of the previous approaches, but it has some significant
424    benefits:
425   <itemizedlist>
426    <listitem>
427     <para>
428      We do not need a perfectly consistent backup as the starting point.
429      Any internal inconsistency in the backup will be corrected by log
430      replay (this is not significantly different from what happens during
431      crash recovery).  So we don't need file system snapshot capability,
432      just <application>tar</> or a similar archiving tool.
433     </para>
434    </listitem>
435    <listitem>
436     <para>
437      Since we can string together an indefinitely long sequence of WAL files
438      for replay, continuous backup can be achieved simply by continuing to archive
439      the WAL files.  This is particularly valuable for large databases, where
440      it might not be convenient to take a full backup frequently.
441     </para>
442    </listitem>
443    <listitem>
444     <para>
445      There is nothing that says we have to replay the WAL entries all the
446      way to the end.  We could stop the replay at any point and have a
447      consistent snapshot of the database as it was at that time.  Thus,
448      this technique supports <firstterm>point-in-time recovery</>: it is
449      possible to restore the database to its state at any time since your base
450      backup was taken.
451     </para>
452    </listitem>
453    <listitem>
454     <para>
455      If we continuously feed the series of WAL files to another
456      machine that has been loaded with the same base backup file, we
457      have a <firstterm>warm standby</> system: at any point we can bring up
458      the second machine and it will have a nearly-current copy of the
459      database.
460     </para>
461    </listitem>
462   </itemizedlist>
463   </para>
464
465   <para>
466    As with the plain file-system-backup technique, this method can only
467    support restoration of an entire database cluster, not a subset.
468    Also, it requires a lot of archival storage: the base backup might be bulky,
469    and a busy system will generate many megabytes of WAL traffic that
470    have to be archived.  Still, it is the preferred backup technique in
471    many situations where high reliability is needed.
472   </para>
473
474   <para>
475    To recover successfully using continuous archiving (also called "online
476    backup" by many database vendors), you need a continuous
477    sequence of archived WAL files that extends back at least as far as the
478    start time of your backup.  So to get started, you should setup and test
479    your procedure for archiving WAL files <emphasis>before</> you take your
480    first base backup.  Accordingly, we first discuss the mechanics of
481    archiving WAL files.
482   </para>
483
484   <sect2 id="backup-archiving-wal">
485    <title>Setting up WAL archiving</title>
486
487    <para>
488     In an abstract sense, a running <productname>PostgreSQL</> system
489     produces an indefinitely long sequence of WAL records.  The system
490     physically divides this sequence into WAL <firstterm>segment
491     files</>, which are normally 16MB apiece (although the size can be
492     altered when building <productname>PostgreSQL</>).  The segment
493     files are given numeric names that reflect their position in the
494     abstract WAL sequence.  When not using WAL archiving, the system
495     normally creates just a few segment files and then
496     <quote>recycles</> them by renaming no-longer-needed segment files
497     to higher segment numbers.  It's assumed that a segment file whose
498     contents precede the checkpoint-before-last is no longer of
499     interest and can be recycled.
500    </para>
501
502    <para>
503     When archiving WAL data, we want to capture the contents of each segment
504     file once it is filled, and save that data somewhere before the segment
505     file is recycled for reuse.  Depending on the application and the
506     available hardware, there could be many different ways of <quote>saving
507     the data somewhere</>: we could copy the segment files to an NFS-mounted
508     directory on another machine, write them onto a tape drive (ensuring that
509     you have a way of identifying the original name of each file), or batch
510     them together and burn them onto CDs, or something else entirely.  To
511     provide the database administrator with as much flexibility as possible,
512     <productname>PostgreSQL</> tries not to make any assumptions about how 
513     the archiving will be done.  Instead, <productname>PostgreSQL</> lets
514     the administrator specify a shell command to be executed to copy a
515     completed segment file to wherever it needs to go.  The command could be
516     as simple as a <literal>cp</>, or it could invoke a complex shell
517     script &mdash; it's all up to you.
518    </para>
519
520    <para>
521     The shell command to use is specified by the <xref
522     linkend="guc-archive-command"> configuration parameter, which in practice
523     will always be placed in the <filename>postgresql.conf</filename> file.
524     In this string,
525     any <literal>%p</> is replaced by the path name of the file to
526     archive, while any <literal>%f</> is replaced by the file name only.
527     (The path name is relative to the working directory of the server,
528     i.e., the cluster's data directory.)
529     Write <literal>%%</> if you need to embed an actual <literal>%</>
530     character in the command.  The simplest useful command is something
531     like:
532 <programlisting>
533 archive_command = 'cp -i %p /mnt/server/archivedir/%f &lt;/dev/null'
534 </programlisting>
535     which will copy archivable WAL segments to the directory
536     <filename>/mnt/server/archivedir</>.  (This is an example, not a 
537     recommendation, and might not work on all platforms.)
538    </para>
539
540    <para>
541     The archive command will be executed under the ownership of the same
542     user that the <productname>PostgreSQL</> server is running as.  Since
543     the series of WAL files being archived contains effectively everything
544     in your database, you will want to be sure that the archived data is
545     protected from prying eyes; for example, archive into a directory that
546     does not have group or world read access.
547    </para>
548
549    <para>
550     It is important that the archive command return zero exit status if and
551     only if it succeeded.  Upon getting a zero result,
552     <productname>PostgreSQL</> will assume that the WAL segment file has been
553     successfully archived, and will remove or recycle it.
554     However, a nonzero status tells
555     <productname>PostgreSQL</> that the file was not archived; it will try
556     again periodically until it succeeds.
557    </para>
558
559    <para>
560     The archive command should generally be designed to refuse to overwrite
561     any pre-existing archive file.  This is an important safety feature to
562     preserve the integrity of your archive in case of administrator error
563     (such as sending the output of two different servers to the same archive
564     directory).
565     It is advisable to test your proposed archive command to ensure that it
566     indeed does not overwrite an existing file, <emphasis>and that it returns
567     nonzero status in this case</>.  We have found that <literal>cp -i</> does
568     this correctly on some platforms but not others.  If the chosen command
569     does not itself handle this case correctly, you should add a command
570     to test for pre-existence of the archive file.  For example, something
571     like:
572 <programlisting>
573 archive_command = 'test ! -f .../%f &amp;&amp; cp %p .../%f'
574 </programlisting>
575     works correctly on most Unix variants.
576    </para>
577
578    <para>
579     While designing your archiving setup, consider what will happen if
580     the archive command fails repeatedly because some aspect requires 
581     operator intervention or the archive runs out of space. For example, this
582     could occur if you write to tape without an autochanger; when the tape 
583     fills, nothing further can be archived until the tape is swapped.
584     You should ensure that any error condition or request to a human operator
585     is reported appropriately so that the situation can be 
586     resolved relatively quickly. The <filename>pg_xlog/</> directory will
587     continue to fill with WAL segment files until the situation is resolved.
588    </para>
589
590    <para>
591     The speed of the archiving command is not important, so long as it can keep up
592     with the average rate at which your server generates WAL data.  Normal
593     operation continues even if the archiving process falls a little behind.
594     If archiving falls significantly behind, this will increase the amount of
595     data that would be lost in the event of a disaster. It will also mean that
596     the <filename>pg_xlog/</> directory will contain large numbers of
597     not-yet-archived segment files, which could eventually exceed available
598     disk space. You are advised to monitor the archiving process to ensure that
599     it is working as you intend.
600    </para>
601
602    <para>
603     In writing your archive command, you should assume that the file names to
604     be archived can be up to 64 characters long and can contain any
605     combination of ASCII letters, digits, and dots.  It is not necessary to
606     remember the original relative path (<literal>%p</>) but it is necessary to
607     remember the file name (<literal>%f</>).
608    </para>
609
610    <para>
611     Note that although WAL archiving will allow you to restore any
612     modifications made to the data in your <productname>PostgreSQL</> database,
613     it will not restore changes made to configuration files (that is,
614     <filename>postgresql.conf</>, <filename>pg_hba.conf</> and
615     <filename>pg_ident.conf</>), since those are edited manually rather
616     than through SQL operations.
617     You might wish to keep the configuration files in a location that will
618     be backed up by your regular file system backup procedures.  See
619     <xref linkend="runtime-config-file-locations"> for how to relocate the
620     configuration files.
621    </para>
622
623    <para>
624     The archive command is only invoked on completed WAL segments.  Hence,
625     if your server generates only little WAL traffic (or has slack periods 
626     where it does so), there could be a long delay between the completion
627     of a transaction and its safe recording in archive storage.  To put
628     a limit on how old unarchived data can be, you can set
629     <xref linkend="guc-archive-timeout"> to force the server to switch
630     to a new WAL segment file at least that often.  Note that archived
631     files that are ended early due to a forced switch are still the same
632     length as completely full files.  It is therefore unwise to set a very
633     short <varname>archive_timeout</> &mdash; it will bloat your archive
634     storage.  <varname>archive_timeout</> settings of a minute or so are
635     usually reasonable.
636    </para>
637
638    <para>
639     Also, you can force a segment switch manually with
640     <function>pg_switch_xlog</>, if you want to ensure that a
641     just-finished transaction is archived immediately.  Other utility
642     functions related to WAL management are listed in <xref
643     linkend="functions-admin-backup-table">.
644    </para>
645   </sect2>
646
647   <sect2 id="backup-base-backup">
648    <title>Making a Base Backup</title>
649
650    <para>
651     The procedure for making a base backup is relatively simple:
652   <orderedlist>
653    <listitem>
654     <para>
655      Ensure that WAL archiving is enabled and working.
656     </para>
657    </listitem>
658    <listitem>
659     <para>
660      Connect to the database as a superuser, and issue the command:
661 <programlisting>
662 SELECT pg_start_backup('label');
663 </programlisting>
664      where <literal>label</> is any string you want to use to uniquely
665      identify this backup operation.  (One good practice is to use the
666      full path where you intend to put the backup dump file.)
667      <function>pg_start_backup</> creates a <firstterm>backup label</> file,
668      called <filename>backup_label</>, in the cluster directory with
669      information about your backup.
670     </para>
671
672     <para>
673      It does not matter which database within the cluster you connect to to 
674      issue this command.  You can ignore the result returned by the function;
675      but if it reports an error, deal with that before proceeding.
676     </para>
677
678     <para>
679      <function>pg_start_backup</> can take a long time to finish.
680      This is because it performs a checkpoint, and the I/O
681      required for a checkpoint will be spread out over a significant
682      period of time, by default half your inter-checkpoint interval
683      (see the configuration parameter
684      <xref linkend="guc-checkpoint-completion-target">).  Usually
685      this is what you want because it minimizes the impact on query
686      processing.  If you just want to start the backup as soon as
687      possible, execute a <command>CHECKPOINT</> command
688      (which performs a checkpoint as quickly as possible) and then
689      immediately execute <function>pg_start_backup</>.  Then there
690      will be very little for <function>pg_start_backup</>'s checkpoint
691      to do, and it won't take long.
692     </para>
693    </listitem>
694    <listitem>
695     <para>
696      Perform the backup, using any convenient file-system-backup tool
697      such as <application>tar</> or <application>cpio</>.  It is neither
698      necessary nor desirable to stop normal operation of the database
699      while you do this.
700     </para>
701    </listitem>
702    <listitem>
703     <para>
704      Again connect to the database as a superuser, and issue the command:
705 <programlisting>
706 SELECT pg_stop_backup();
707 </programlisting>
708      This terminates the backup mode and performs an automatic switch to
709      the next WAL segment.  The reason for the switch is to arrange that
710      the last WAL segment file written during the backup interval is
711      immediately ready to archive.
712     </para>
713    </listitem>
714    <listitem>
715     <para>
716      Once the WAL segment files used during the backup are archived, you are
717      done.  The file identified by <function>pg_stop_backup</>'s result is
718      the last segment that needs to be archived to complete the backup.  
719      Archival of these files will happen automatically, since you have
720      already configured <varname>archive_command</>. In many cases, this
721      happens fairly quickly, but you are advised to monitor your archival
722      system to ensure this has taken place so that you can be certain you
723      have a complete backup.  
724     </para>
725    </listitem>
726   </orderedlist>
727    </para>
728
729    <para>
730     Some backup tools that you might wish to use emit warnings or errors
731     if the files they are trying to copy change while the copy proceeds.
732     This situation is normal, and not an error, when taking a base backup
733     of an active database; so you need to ensure that you can distinguish
734     complaints of this sort from real errors.  For example, some versions
735     of <application>rsync</> return a separate exit code for
736     <quote>vanished source files</>, and you can write a driver script to
737     accept this exit code as a non-error case.  Also, some versions of
738     GNU <application>tar</> return an error code indistinguishable from
739     a fatal error if a file was truncated while <application>tar</> was
740     copying it.  Fortunately, GNU <application>tar</> versions 1.16 and
741     later exits with <literal>1</> if a file was changed during the backup,
742     and <literal>2</> for other errors.
743    </para>
744
745    <para>
746     It is not necessary to be very concerned about the amount of time elapsed
747     between <function>pg_start_backup</> and the start of the actual backup,
748     nor between the end of the backup and <function>pg_stop_backup</>; a
749     few minutes' delay won't hurt anything.  (However, if you normally run the
750     server with <varname>full_page_writes</> disabled, you might notice a drop
751     in performance between <function>pg_start_backup</> and 
752     <function>pg_stop_backup</>, since <varname>full_page_writes</> is
753     effectively forced on during backup mode.)  You must ensure that these
754     steps are carried out in sequence without any possible
755     overlap, or you will invalidate the backup.
756    </para>
757
758    <para>
759     Be certain that your backup dump includes all of the files underneath
760     the database cluster directory (e.g., <filename>/usr/local/pgsql/data</>).
761     If you are using tablespaces that do not reside underneath this directory,
762     be careful to include them as well (and be sure that your backup dump
763     archives symbolic links as links, otherwise the restore will mess up
764     your tablespaces).
765    </para>
766
767    <para>
768     You can, however, omit from the backup dump the files within the
769     <filename>pg_xlog/</> subdirectory of the cluster directory.  This
770     slight complication is worthwhile because it reduces the risk
771     of mistakes when restoring.  This is easy to arrange if
772     <filename>pg_xlog/</> is a symbolic link pointing to someplace outside
773     the cluster directory, which is a common setup anyway for performance
774     reasons.
775    </para>
776
777    <para>
778     To make use of the backup, you will need to keep around all the WAL
779     segment files generated during and after the file system backup.
780     To aid you in doing this, the <function>pg_stop_backup</> function
781     creates a <firstterm>backup history file</> that is immediately
782     stored into the WAL archive area. This file is named after the first
783     WAL segment file that you need to have to make use of the backup.
784     For example, if the starting WAL file is
785     <literal>0000000100001234000055CD</> the backup history file will be
786     named something like
787     <literal>0000000100001234000055CD.007C9330.backup</>. (The second
788     number in the file name stands for an exact position within the WAL
789     file, and can ordinarily be ignored.) Once you have safely archived
790     the file system backup and the WAL segment files used during the
791     backup (as specified in the backup history file), all archived WAL
792     segments with names numerically less are no longer needed to recover
793     the file system backup and can be deleted. However, you should
794     consider keeping several backup sets to be absolutely certain that
795     you can recover your data.
796    </para>
797
798    <para>
799     The backup history file is just a small text file. It contains the
800     label string you gave to <function>pg_start_backup</>, as well as
801     the starting and ending times and WAL segments of the backup.
802     If you used the label to identify where the associated dump file is kept, 
803     then the archived history file is enough to tell you which dump file to
804     restore, should you need to do so.
805    </para>
806
807    <para>
808     Since you have to keep around all the archived WAL files back to your
809     last base backup, the interval between base backups should usually be
810     chosen based on how much storage you want to expend on archived WAL
811     files.  You should also consider how long you are prepared to spend
812     recovering, if recovery should be necessary &mdash; the system will have to
813     replay all those WAL segments, and that could take awhile if it has
814     been a long time since the last base backup.
815    </para>
816
817    <para>
818     It's also worth noting that the <function>pg_start_backup</> function
819     makes a file named <filename>backup_label</> in the database cluster
820     directory, which is then removed again by <function>pg_stop_backup</>.
821     This file will of course be archived as a part of your backup dump file.
822     The backup label file includes the label string you gave to
823     <function>pg_start_backup</>, as well as the time at which
824     <function>pg_start_backup</> was run, and the name of the starting WAL
825     file.  In case of confusion it will
826     therefore be possible to look inside a backup dump file and determine
827     exactly which backup session the dump file came from.
828    </para>
829
830    <para>
831     It is also possible to make a backup dump while the server is
832     stopped.  In this case, you obviously cannot use
833     <function>pg_start_backup</> or <function>pg_stop_backup</>, and
834     you will therefore be left to your own devices to keep track of which
835     backup dump is which and how far back the associated WAL files go.
836     It is generally better to follow the continuous archiving procedure above.
837    </para>
838   </sect2>
839
840   <sect2 id="backup-pitr-recovery">
841    <title>Recovering using a Continuous Archive Backup</title>
842
843    <para>
844     Okay, the worst has happened and you need to recover from your backup.
845     Here is the procedure:
846   <orderedlist>
847    <listitem>
848     <para>
849      Stop the server, if it's running.
850     </para>
851    </listitem>
852    <listitem>
853     <para>
854      If you have the space to do so,
855      copy the whole cluster data directory and any tablespaces to a temporary 
856      location in case you need them later. Note that this precaution will
857      require that you have enough free space on your system to hold two
858      copies of your existing database. If you do not have enough space, 
859      you need at the least to copy the contents of the <filename>pg_xlog</>
860      subdirectory of the cluster data directory, as it might contain logs which
861      were not archived before the system went down.
862     </para>
863    </listitem>
864    <listitem>
865     <para>
866      Clean out all existing files and subdirectories under the cluster data
867      directory and under the root directories of any tablespaces you are using.
868     </para>
869    </listitem>
870    <listitem>
871     <para>
872      Restore the database files from your backup dump.  Be careful that they
873      are restored with the right ownership (the database system user, not
874      root!) and with the right permissions.  If you are using tablespaces,
875      you should verify that the symbolic links in <filename>pg_tblspc/</>
876      were correctly restored.
877     </para>
878    </listitem>
879    <listitem>
880     <para>
881      Remove any files present in <filename>pg_xlog/</>; these came from the
882      backup dump and are therefore probably obsolete rather than current.
883      If you didn't archive <filename>pg_xlog/</> at all, then recreate it,
884      and be sure to recreate the subdirectory
885     <filename>pg_xlog/archive_status/</> as well.
886     </para>
887    </listitem>
888    <listitem>
889     <para>
890      If you had unarchived WAL segment files that you saved in step 2,
891      copy them into <filename>pg_xlog/</>.  (It is best to copy them,
892      not move them, so that you still have the unmodified files if a
893      problem occurs and you have to start over.)
894     </para>
895    </listitem>
896    <listitem>
897     <para>
898      Create a recovery command file <filename>recovery.conf</> in the cluster
899      data directory (see <xref linkend="recovery-config-settings">). You might
900      also want to temporarily modify <filename>pg_hba.conf</> to prevent 
901      ordinary users from connecting until you are sure the recovery has worked.
902     </para>
903    </listitem>
904    <listitem>
905     <para>
906      Start the server.  The server will go into recovery mode and
907      proceed to read through the archived WAL files it needs.  Should the
908      recovery be terminated because of an external error, the server can
909      simply be restarted and it will continue recovery.  Upon completion
910      of the recovery process, the server will rename
911      <filename>recovery.conf</> to <filename>recovery.done</> (to prevent
912      accidentally re-entering recovery mode in case of a crash later) and then
913      commence normal database operations.
914     </para>
915    </listitem>
916    <listitem>
917     <para>
918      Inspect the contents of the database to ensure you have recovered to
919      where you want to be.  If not, return to step 1.  If all is well,
920      let in your users by restoring <filename>pg_hba.conf</> to normal.
921     </para>
922    </listitem>
923   </orderedlist>
924    </para>
925
926    <para>
927     The key part of all this is to setup a recovery command file that
928     describes how you want to recover and how far the recovery should
929     run.  You can use <filename>recovery.conf.sample</> (normally
930     installed in the installation <filename>share/</> directory) as a
931     prototype.  The one thing that you absolutely must specify in
932     <filename>recovery.conf</> is the <varname>restore_command</>,
933     which tells <productname>PostgreSQL</> how to get back archived
934     WAL file segments.  Like the <varname>archive_command</>, this is
935     a shell command string.  It can contain <literal>%f</>, which is
936     replaced by the name of the desired log file, and <literal>%p</>,
937     which is replaced by the path name to copy the log file to.
938     (The path name is relative to the working directory of the server,
939     i.e., the cluster's data directory.)
940     Write <literal>%%</> if you need to embed an actual <literal>%</>
941     character in the command.  The simplest useful command is
942     something like:
943 <programlisting>
944 restore_command = 'cp /mnt/server/archivedir/%f %p'
945 </programlisting>
946     which will copy previously archived WAL segments from the directory
947     <filename>/mnt/server/archivedir</>.  You could of course use something
948     much more complicated, perhaps even a shell script that requests the
949     operator to mount an appropriate tape.
950    </para>
951
952    <para>
953     It is important that the command return nonzero exit status on failure.
954     The command <emphasis>will</> be asked for log files that are not present
955     in the archive; it must return nonzero when so asked.  This is not an
956     error condition.  Be aware also that the base name of the <literal>%p</>
957     path will be different from <literal>%f</>; do not expect them to be
958     interchangeable.
959    </para>
960
961    <para>
962     WAL segments that cannot be found in the archive will be sought in
963     <filename>pg_xlog/</>; this allows use of recent un-archived segments.
964     However segments that are available from the archive will be used in
965     preference to files in <filename>pg_xlog/</>.  The system will not
966     overwrite the existing contents of <filename>pg_xlog/</> when retrieving
967     archived files.
968    </para>
969
970    <para>
971     Normally, recovery will proceed through all available WAL segments,
972     thereby restoring the database to the current point in time (or as
973     close as we can get given the available WAL segments).  But if you want
974     to recover to some previous point in time (say, right before the junior
975     DBA dropped your main transaction table), just specify the required
976     stopping point in <filename>recovery.conf</>.  You can specify the stop
977     point, known as the <quote>recovery target</>, either by date/time or
978     by completion of a specific transaction ID.  As of this writing only
979     the date/time option is very usable, since there are no tools to help
980     you identify with any accuracy which transaction ID to use.
981    </para>
982
983    <note>
984      <para>
985       The stop point must be after the ending time of the base backup (the
986       time of <function>pg_stop_backup</>).  You cannot use a base backup
987       to recover to a time when that backup was still going on.  (To
988       recover to such a time, you must go back to your previous base backup
989       and roll forward from there.)
990      </para>
991    </note>
992
993    <para>
994     If recovery finds a corruption in the WAL data then recovery will
995     complete at that point and the server will not start. In such a case the
996     recovery process could be re-run from the beginning, specifying a 
997     <quote>recovery target</> before the point of corruption so that recovery
998     can complete normally.
999     If recovery fails for an external reason, such as a system crash or
1000     if the WAL archive has become inaccessible, then the recovery can simply
1001     be restarted and it will restart almost from where it failed.
1002     Recovery restart works much like checkpointing in normal operation:
1003     the server periodically forces all its state to disk, and then updates
1004     the <filename>pg_control</> file to indicate that the already-processed
1005     WAL data need not be scanned again.
1006    </para>
1007
1008
1009     <sect3 id="recovery-config-settings" xreflabel="Recovery Settings">
1010      <title>Recovery Settings</title>
1011
1012      <para>
1013       These settings can only be made in the <filename>recovery.conf</>
1014       file, and apply only for the duration of the recovery. They must be
1015       reset for any subsequent recovery you wish to perform. They cannot be
1016       changed once recovery has begun.
1017      </para>
1018
1019      <variablelist>
1020
1021      <varlistentry id="restore-command" xreflabel="restore_command">
1022       <term><varname>restore_command</varname> (<type>string</type>)</term>
1023       <listitem>
1024        <para>
1025         The shell command to execute to retrieve an archived segment of
1026         the WAL file series. This parameter is required.
1027         Any <literal>%f</> in the string is
1028         replaced by the name of the file to retrieve from the archive,
1029         and any <literal>%p</> is replaced by the path name to copy
1030         it to on the server.
1031         (The path name is relative to the working directory of the server,
1032         i.e., the cluster's data directory.)
1033         Write <literal>%%</> to embed an actual <literal>%</> character
1034         in the command. 
1035        </para>
1036        <para>
1037         It is important for the command to return a zero exit status if and
1038         only if it succeeds.  The command <emphasis>will</> be asked for file
1039         names that are not present in the archive; it must return nonzero
1040         when so asked.  Examples:
1041 <programlisting>
1042 restore_command = 'cp /mnt/server/archivedir/%f "%p"'
1043 restore_command = 'copy /mnt/server/archivedir/%f "%p"'  # Windows
1044 </programlisting>
1045        </para>
1046       </listitem>
1047      </varlistentry>
1048
1049      <varlistentry id="recovery-target-time" xreflabel="recovery_target_time">
1050       <term><varname>recovery_target_time</varname> 
1051            (<type>timestamp</type>)
1052       </term>
1053       <listitem>
1054        <para>
1055         This parameter specifies the time stamp up to which recovery
1056         will proceed.
1057         At most one of <varname>recovery_target_time</> and
1058         <xref linkend="recovery-target-xid"> can be specified.
1059         The default is to recover to the end of the WAL log.
1060         The precise stopping point is also influenced by 
1061         <xref linkend="recovery-target-inclusive">.
1062        </para>
1063       </listitem>
1064      </varlistentry>
1065
1066      <varlistentry id="recovery-target-xid" xreflabel="recovery_target_xid">
1067       <term><varname>recovery_target_xid</varname> (<type>string</type>)</term>
1068       <listitem>
1069        <para>
1070         This parameter specifies the transaction ID up to which recovery
1071         will proceed. Keep in mind 
1072         that while transaction IDs are assigned sequentially at transaction 
1073         start, transactions can complete in a different numeric order.
1074         The transactions that will be recovered are those that committed
1075         before (and optionally including) the specified one.
1076         At most one of <varname>recovery_target_xid</> and
1077         <xref linkend="recovery-target-time"> can be specified.
1078         The default is to recover to the end of the WAL log.
1079         The precise stopping point is also influenced by 
1080         <xref linkend="recovery-target-inclusive">.
1081        </para>
1082       </listitem>
1083      </varlistentry>
1084
1085      <varlistentry id="recovery-target-inclusive" 
1086                    xreflabel="recovery_target_inclusive">
1087       <term><varname>recovery_target_inclusive</varname> 
1088         (<type>boolean</type>)
1089       </term>
1090       <listitem>
1091        <para>
1092         Specifies whether we stop just after the specified recovery target
1093         (<literal>true</literal>), or just before the recovery target 
1094         (<literal>false</literal>).
1095         Applies to both <xref linkend="recovery-target-time">
1096         and <xref linkend="recovery-target-xid">, whichever one is
1097         specified for this recovery.  This indicates whether transactions
1098         having exactly the target commit time or ID, respectively, will
1099         be included in the recovery.  Default is <literal>true</>.
1100        </para>
1101       </listitem>
1102      </varlistentry>
1103
1104      <varlistentry id="recovery-target-timeline" 
1105                    xreflabel="recovery_target_timeline">
1106       <term><varname>recovery_target_timeline</varname> 
1107         (<type>string</type>)
1108       </term>
1109       <listitem>
1110        <para>
1111         Specifies recovering into a particular timeline.  The default is
1112         to recover along the same timeline that was current when the
1113         base backup was taken.  You would only need to set this parameter
1114         in complex re-recovery situations, where you need to return to
1115         a state that itself was reached after a point-in-time recovery.
1116         See <xref linkend="backup-timelines"> for discussion.
1117        </para>
1118       </listitem>
1119      </varlistentry>
1120
1121    </variablelist>
1122
1123    </sect3>
1124
1125   </sect2>
1126
1127   <sect2 id="backup-timelines">
1128    <title>Timelines</title>
1129
1130   <indexterm zone="backup">
1131    <primary>timelines</primary>
1132   </indexterm>
1133
1134    <para>
1135     The ability to restore the database to a previous point in time creates
1136     some complexities that are akin to science-fiction stories about time
1137     travel and parallel universes.  In the original history of the database,
1138     perhaps you dropped a critical table at 5:15PM on Tuesday evening.
1139     Unfazed, you get out your backup, restore to the point-in-time 5:14PM
1140     Tuesday evening, and are up and running.  In <emphasis>this</> history of
1141     the database universe, you never dropped the table at all.  But suppose
1142     you later realize this wasn't such a great idea after all, and would like
1143     to return to some later point in the original history.  You won't be able
1144     to if, while your database was up-and-running, it overwrote some of the
1145     sequence of WAL segment files that led up to the time you now wish you
1146     could get back to.  So you really want to distinguish the series of
1147     WAL records generated after you've done a point-in-time recovery from
1148     those that were generated in the original database history.
1149    </para>
1150
1151    <para>
1152     To deal with these problems, <productname>PostgreSQL</> has a notion
1153     of <firstterm>timelines</>.  Each time you recover to a point-in-time
1154     earlier than the end of the WAL sequence, a new timeline is created
1155     to identify the series of WAL records generated after that recovery.
1156     (If recovery proceeds all the way to the end of WAL, however, we do not
1157     start a new timeline: we just extend the existing one.)  The timeline
1158     ID number is part of WAL segment file names, and so a new timeline does
1159     not overwrite the WAL data generated by previous timelines.  It is
1160     in fact possible to archive many different timelines.  While that might
1161     seem like a useless feature, it's often a lifesaver.  Consider the
1162     situation where you aren't quite sure what point-in-time to recover to,
1163     and so have to do several point-in-time recoveries by trial and error
1164     until you find the best place to branch off from the old history.  Without
1165     timelines this process would soon generate an unmanageable mess.  With
1166     timelines, you can recover to <emphasis>any</> prior state, including
1167     states in timeline branches that you later abandoned.
1168    </para>
1169
1170    <para>
1171     Each time a new timeline is created, <productname>PostgreSQL</> creates
1172     a <quote>timeline history</> file that shows which timeline it branched
1173     off from and when.  These history files are necessary to allow the system
1174     to pick the right WAL segment files when recovering from an archive that
1175     contains multiple timelines.  Therefore, they are archived into the WAL
1176     archive area just like WAL segment files.  The history files are just
1177     small text files, so it's cheap and appropriate to keep them around
1178     indefinitely (unlike the segment files which are large).  You can, if
1179     you like, add comments to a history file to make your own notes about
1180     how and why this particular timeline came to be.  Such comments will be
1181     especially valuable when you have a thicket of different timelines as
1182     a result of experimentation.
1183    </para>
1184
1185    <para>
1186     The default behavior of recovery is to recover along the same timeline
1187     that was current when the base backup was taken.  If you want to recover
1188     into some child timeline (that is, you want to return to some state that
1189     was itself generated after a recovery attempt), you need to specify the
1190     target timeline ID in <filename>recovery.conf</>.  You cannot recover into
1191     timelines that branched off earlier than the base backup.
1192    </para>
1193   </sect2>
1194
1195   <sect2 id="continuous-archiving-caveats">
1196    <title>Caveats</title>
1197
1198    <para>
1199     At this writing, there are several limitations of the continuous archiving
1200     technique.  These will probably be fixed in future releases:
1201
1202   <itemizedlist>
1203    <listitem>
1204     <para>
1205      Operations on hash indexes are not presently WAL-logged, so
1206      replay will not update these indexes.  The recommended workaround
1207      is to manually <xref linkend="sql-reindex" endterm="sql-reindex-title">
1208      each such index after completing a recovery operation.
1209     </para>
1210    </listitem>
1211
1212    <listitem>
1213     <para>
1214      If a <xref linkend="sql-createdatabase" endterm="sql-createdatabase-title">
1215      command is executed while a base backup is being taken, and then
1216      the template database that the <command>CREATE DATABASE</> copied
1217      is modified while the base backup is still in progress, it is
1218      possible that recovery will cause those modifications to be
1219      propagated into the created database as well.  This is of course
1220      undesirable.  To avoid this risk, it is best not to modify any
1221      template databases while taking a base backup.
1222     </para>
1223    </listitem>
1224
1225    <listitem>
1226     <para>
1227      <xref linkend="sql-createtablespace" endterm="sql-createtablespace-title">
1228      commands are WAL-logged with the literal absolute path, and will
1229      therefore be replayed as tablespace creations with the same
1230      absolute path.  This might be undesirable if the log is being
1231      replayed on a different machine.  It can be dangerous even if the
1232      log is being replayed on the same machine, but into a new data
1233      directory: the replay will still overwrite the contents of the
1234      original tablespace.  To avoid potential gotchas of this sort,
1235      the best practice is to take a new base backup after creating or
1236      dropping tablespaces.
1237     </para>
1238    </listitem>
1239   </itemizedlist>
1240    </para>
1241
1242    <para>
1243     It should also be noted that the default <acronym>WAL</acronym>
1244     format is fairly bulky since it includes many disk page snapshots.
1245     These page snapshots are designed to support crash recovery, since
1246     we might need to fix partially-written disk pages.  Depending on
1247     your system hardware and software, the risk of partial writes might
1248     be small enough to ignore, in which case you can significantly
1249     reduce the total volume of archived logs by turning off page
1250     snapshots using the <xref linkend="guc-full-page-writes">
1251     parameter.  (Read the notes and warnings in <xref linkend="wal">
1252     before you do so.)  Turning off page snapshots does not prevent
1253     use of the logs for PITR operations.  An area for future
1254     development is to compress archived WAL data by removing
1255     unnecessary page copies even when <varname>full_page_writes</> is
1256     on.  In the meantime, administrators might wish to reduce the number
1257     of page snapshots included in WAL by increasing the checkpoint
1258     interval parameters as much as feasible.
1259    </para>
1260   </sect2>
1261  </sect1>
1262
1263  <sect1 id="warm-standby">
1264   <title>Warm Standby Servers for High Availability</title>
1265
1266   <indexterm zone="backup">
1267    <primary>warm standby</primary>
1268   </indexterm>
1269
1270   <indexterm zone="backup">
1271    <primary>PITR standby</primary>
1272   </indexterm>
1273
1274   <indexterm zone="backup">
1275    <primary>standby server</primary>
1276   </indexterm>
1277
1278   <indexterm zone="backup">
1279    <primary>log shipping</primary>
1280   </indexterm>
1281
1282   <indexterm zone="backup">
1283    <primary>witness server</primary>
1284   </indexterm>
1285
1286   <indexterm zone="backup">
1287    <primary>STONITH</primary>
1288   </indexterm>
1289
1290   <indexterm zone="backup">
1291    <primary>high availability</primary>
1292   </indexterm>
1293
1294   <para>
1295    Continuous archiving can be used to create a <firstterm>high
1296    availability</> (HA) cluster configuration with one or more
1297    <firstterm>standby servers</> ready to take 
1298    over operations if the primary server fails. This
1299    capability is widely referred to as <firstterm>warm standby</>
1300    or <firstterm>log shipping</>.
1301   </para>
1302
1303   <para>
1304    The primary and standby server work together to provide this capability,
1305    though the servers are only loosely coupled. The primary server operates
1306    in continuous archiving mode, while each standby server operates in
1307    continuous recovery mode, reading the WAL files from the primary. No
1308    changes to the database tables are required to enable this capability,
1309    so it offers low administration overhead in comparison with some other
1310    replication approaches. This configuration also has relatively low
1311    performance impact on the primary server.
1312   </para>
1313
1314   <para>
1315    Directly moving WAL or "log" records from one database server to another
1316    is typically described as log shipping. <productname>PostgreSQL</>
1317    implements file-based log shipping, which means that WAL records are
1318    transferred one file (WAL segment) at a time. WAL
1319    files can be shipped easily and cheaply over any distance, whether it be
1320    to an adjacent system, another system on the same site or another system
1321    on the far side of the globe. The bandwidth required for this technique
1322    varies according to the transaction rate of the primary server.
1323    Record-based log shipping is also possible with custom-developed
1324    procedures, as discussed in <xref linkend="warm-standby-record">.
1325   </para>
1326
1327   <para>
1328    It should be noted that the log shipping is asynchronous, i.e. the
1329    WAL records are shipped after transaction commit. As a result there
1330    is a window for data loss should the primary server
1331    suffer a catastrophic failure: transactions not yet shipped will be lost.
1332    The length of the window of data loss
1333    can be limited by use of the <varname>archive_timeout</varname> parameter,
1334    which can be set as low as a few seconds if required.  However such low
1335    settings will substantially increase the bandwidth requirements for file
1336    shipping.  If you need a window of less than a minute or so, it's probably
1337    better to look into record-based log shipping.
1338   </para>
1339
1340   <para>
1341    The standby server is not available for access, since it is continually
1342    performing recovery processing. Recovery performance is sufficiently
1343    good that the standby will typically be only moments away from full
1344    availability once it has been activated. As a result, we refer to this
1345    capability as a warm standby configuration that offers high
1346    availability. Restoring a server from an archived base backup and
1347    rollforward will take considerably longer, so that technique only
1348    really offers a solution for disaster recovery, not HA.
1349   </para>
1350
1351   <sect2 id="warm-standby-planning">
1352    <title>Planning</title>
1353
1354    <para>
1355     It is usually wise to create the primary and standby servers
1356     so that they are as similar as possible, at least from the
1357     perspective of the database server.  In particular, the path names
1358     associated with tablespaces will be passed across as-is, so both
1359     primary and standby servers must have the same mount paths for
1360     tablespaces if that feature is used.  Keep in mind that if
1361     <xref linkend="sql-createtablespace" endterm="sql-createtablespace-title">
1362     is executed on the primary, any new mount point needed for it must
1363     be created on both the primary and all standby servers before the command
1364     is executed. Hardware need not be exactly the same, but experience shows
1365     that maintaining two identical systems is easier than maintaining two
1366     dissimilar ones over the lifetime of the application and system.
1367     In any case the hardware architecture must be the same &mdash; shipping
1368     from, say, a 32-bit to a 64-bit system will not work.
1369    </para>
1370
1371    <para>
1372     In general, log shipping between servers running different major release
1373     levels will not be possible. It is the policy of the PostgreSQL Global
1374     Development Group not to make changes to disk formats during minor release
1375     upgrades, so it is likely that running different minor release levels 
1376     on primary and standby servers will work successfully. However, no
1377     formal support for that is offered and you are advised to keep primary
1378     and standby servers at the same release level as much as possible.
1379     When updating to a new minor release, the safest policy is to update
1380     the standby servers first &mdash; a new minor release is more likely
1381     to be able to read WAL files from a previous minor release than vice
1382     versa.
1383    </para>
1384
1385    <para>
1386     There is no special mode required to enable a standby server. The
1387     operations that occur on both primary and standby servers are entirely
1388     normal continuous archiving and recovery tasks. The only point of
1389     contact between the two database servers is the archive of WAL files
1390     that both share: primary writing to the archive, standby reading from
1391     the archive. Care must be taken to ensure that WAL archives for separate
1392     primary servers do not become mixed together or confused.
1393    </para>
1394
1395    <para>
1396     The magic that makes the two loosely coupled servers work together
1397     is simply a <varname>restore_command</> used on the standby that waits for
1398     the next WAL file to become available from the primary. The
1399     <varname>restore_command</> is specified in the <filename>recovery.conf</>
1400     file on the standby 
1401     server. Normal recovery processing would request a file from the
1402     WAL archive, reporting failure if the file was unavailable.  For
1403     standby processing it is normal for the next file to be
1404     unavailable, so we must be patient and wait for it to appear. A
1405     waiting <varname>restore_command</> can be written as a custom
1406     script that loops after polling for the existence of the next WAL
1407     file. There must also be some way to trigger failover, which
1408     should interrupt the <varname>restore_command</>, break the loop
1409     and return a file-not-found error to the standby server. This
1410     ends recovery and the standby will then come up as a normal
1411     server.
1412    </para>
1413
1414    <para>
1415     Pseudocode for a suitable <varname>restore_command</> is:
1416 <programlisting>
1417 triggered = false;
1418 while (!NextWALFileReady() && !triggered)
1419 {
1420     sleep(100000L);         /* wait for ~0.1 sec */
1421     if (CheckForExternalTrigger())
1422         triggered = true;
1423 }
1424 if (!triggered)
1425         CopyWALFileForRecovery();
1426 </programlisting>
1427    </para>
1428
1429    <para>
1430     <productname>PostgreSQL</productname> does not provide the system
1431     software required to identify a failure on the primary and notify
1432     the standby system and then the standby database server. Many such
1433     tools exist and are well integrated with other aspects required for
1434     successful failover, such as IP address migration.
1435    </para>
1436
1437    <para>
1438     The means for triggering failover is an important part of planning and
1439     design. The <varname>restore_command</> is executed in full once
1440     for each WAL file. The process running the <varname>restore_command</>
1441     is therefore created and dies for each file, so there is no daemon
1442     or server process and so we cannot use signals and a signal
1443     handler. A more permanent notification is required to trigger the
1444     failover. It is possible to use a simple timeout facility,
1445     especially if used in conjunction with a known
1446     <varname>archive_timeout</> setting on the primary. This is
1447     somewhat error prone since a network problem or busy primary server might
1448     be sufficient to initiate failover. A notification mechanism such
1449     as the explicit creation of a trigger file is less error prone, if
1450     this can be arranged.
1451    </para>
1452   </sect2>
1453
1454   <sect2 id="warm-standby-config">
1455    <title>Implementation</title>
1456
1457    <para>
1458     The short procedure for configuring a standby server is as follows. For
1459     full details of each step, refer to previous sections as noted.
1460     <orderedlist>
1461      <listitem>
1462       <para>
1463        Set up primary and standby systems as near identically as
1464        possible, including two identical copies of
1465        <productname>PostgreSQL</> at the same release level.
1466       </para>
1467      </listitem>
1468      <listitem>
1469       <para>
1470        Set up continuous archiving from the primary to a WAL archive located
1471        in a directory on the standby server. Ensure that <xref
1472        linkend="guc-archive-command"> and <xref linkend="guc-archive-timeout">
1473        are set appropriately on the primary
1474        (see <xref linkend="backup-archiving-wal">).
1475       </para>
1476      </listitem>
1477      <listitem>
1478       <para>
1479        Make a base backup of the primary server (see <xref
1480        linkend="backup-base-backup">), and load this data onto the standby.
1481       </para>
1482      </listitem>
1483      <listitem>
1484       <para>
1485        Begin recovery on the standby server from the local WAL
1486        archive, using a <filename>recovery.conf</> that specifies a
1487        <varname>restore_command</> that waits as described
1488        previously (see <xref linkend="backup-pitr-recovery">).
1489       </para>
1490      </listitem>
1491     </orderedlist>
1492    </para>
1493
1494    <para>
1495     Recovery treats the WAL archive as read-only, so once a WAL file has
1496     been copied to the standby system it can be copied to tape at the same
1497     time as it is being read by the standby database server.
1498     Thus, running a standby server for high availability can be performed at
1499     the same time as files are stored for longer term disaster recovery
1500     purposes. 
1501    </para>
1502
1503    <para>
1504     For testing purposes, it is possible to run both primary and standby
1505     servers on the same system. This does not provide any worthwhile
1506     improvement in server robustness, nor would it be described as HA.
1507    </para>
1508   </sect2>
1509
1510   <sect2 id="warm-standby-failover">
1511    <title>Failover</title>
1512
1513    <para>
1514     If the primary server fails then the standby server should begin
1515     failover procedures.
1516    </para>
1517
1518    <para>
1519     If the standby server fails then no failover need take place. If the
1520     standby server can be restarted, even some time later, then the recovery
1521     process can also be immediately restarted, taking advantage of 
1522     restartable recovery. If the standby server cannot be restarted, then a
1523     full new standby server should be created.
1524    </para>
1525
1526    <para>
1527     If the primary server fails and then immediately restarts, you must have
1528     a mechanism for informing it that it is no longer the primary. This is
1529     sometimes known as STONITH (Shoot the Other Node In The Head), which is
1530     necessary to avoid situations where both systems think they are the
1531     primary, which can lead to confusion and ultimately data loss.
1532    </para>
1533
1534    <para>
1535     Many failover systems use just two systems, the primary and the standby,
1536     connected by some kind of heartbeat mechanism to continually verify the
1537     connectivity between the two and the viability of the primary. It is
1538     also possible to use a third system (called a witness server) to avoid
1539     some problems of inappropriate failover, but the additional complexity
1540     might not be worthwhile unless it is set-up with sufficient care and
1541     rigorous testing.
1542    </para>
1543
1544    <para>
1545     Once failover to the standby occurs, we have only a
1546     single server in operation. This is known as a degenerate state.
1547     The former standby is now the primary, but the former primary is down 
1548     and might stay down.  To return to normal operation we must
1549     fully recreate a standby server, 
1550     either on the former primary system when it comes up, or on a third, 
1551     possibly new, system. Once complete the primary and standby can be 
1552     considered to have switched roles. Some people choose to use a third 
1553     server to provide backup to the new primary until the new standby
1554     server is recreated,
1555     though clearly this complicates the system configuration and 
1556     operational processes.
1557    </para>
1558
1559    <para>
1560     So, switching from primary to standby server can be fast but requires
1561     some time to re-prepare the failover cluster. Regular switching from
1562     primary to standby is encouraged, since it allows regular downtime on
1563     each system for maintenance. This also acts as a test of the
1564     failover mechanism to ensure that it will really work when you need it. 
1565     Written administration procedures are advised.
1566    </para>
1567   </sect2>
1568
1569   <sect2 id="warm-standby-record">
1570    <title>Record-based Log Shipping</title>
1571
1572    <para>
1573     <productname>PostgreSQL</productname> directly supports file-based
1574     log shipping as described above. It is also possible to implement
1575     record-based log shipping, though this requires custom development.
1576    </para>
1577
1578    <para>
1579     An external program can call the <function>pg_xlogfile_name_offset()</>
1580     function (see <xref linkend="functions-admin">)
1581     to find out the file name and the exact byte offset within it of
1582     the current end of WAL.  It can then access the WAL file directly
1583     and copy the data from the last known end of WAL through the current end
1584     over to the standby server(s).  With this approach, the window for data
1585     loss is the polling cycle time of the copying program, which can be very
1586     small, but there is no wasted bandwidth from forcing partially-used
1587     segment files to be archived.  Note that the standby servers' 
1588     <varname>restore_command</> scripts still deal in whole WAL files,
1589     so the incrementally copied data is not ordinarily made available to
1590     the standby servers.  It is of use only when the primary dies &mdash;
1591     then the last partial WAL file is fed to the standby before allowing
1592     it to come up.  So correct implementation of this process requires
1593     cooperation of the <varname>restore_command</> script with the data
1594     copying program.
1595    </para>
1596   </sect2>
1597
1598   <sect2 id="backup-incremental-updated">
1599    <title>Incrementally Updated Backups</title>
1600
1601   <indexterm zone="backup">
1602    <primary>incrementally updated backups</primary>
1603   </indexterm>
1604
1605   <indexterm zone="backup">
1606    <primary>change accumulation</primary>
1607   </indexterm>
1608
1609    <para>
1610     In a warm standby configuration, it is possible to offload the expense of
1611     taking periodic base backups from the primary server; instead base backups
1612     can be made by backing
1613     up a standby server's files.  This concept is generally known as 
1614     incrementally updated backups, log change accumulation or more simply,
1615     change accumulation.
1616    </para>
1617
1618    <para>
1619     If we take a backup of the standby server's files while it is following
1620     logs shipped from the primary, we will be able to reload that data and
1621     restart the standby's recovery process from the last restart point.
1622     We no longer need to keep WAL files from before the restart point.
1623     If we need to recover, it will be faster to recover from the incrementally
1624     updated backup than from the original base backup.
1625    </para>
1626
1627    <para>
1628     Since the standby server is not <quote>live</>, it is not possible to
1629     use <function>pg_start_backup()</> and <function>pg_stop_backup()</>
1630     to manage the backup process; it will be up to you to determine how
1631     far back you need to keep WAL segment files to have a recoverable
1632     backup.  You can do this by running <application>pg_controldata</>
1633     on the standby server to inspect the control file and determine the
1634     current checkpoint WAL location.
1635    </para>
1636   </sect2>
1637  </sect1>
1638
1639  <sect1 id="migration">
1640   <title>Migration Between Releases</title>
1641
1642   <indexterm zone="migration">
1643    <primary>upgrading</primary>
1644   </indexterm>
1645
1646   <indexterm zone="migration">
1647    <primary>version</primary>
1648    <secondary>compatibility</secondary>
1649   </indexterm>
1650
1651   <para>
1652    This section discusses how to migrate your database data from one
1653    <productname>PostgreSQL</> release to a newer one.
1654    The software installation procedure <foreignphrase>per se</> is not the
1655    subject of this section; those details are in <xref linkend="installation">.
1656   </para>
1657
1658   <para>
1659    As a general rule, the internal data storage format is subject to
1660    change between major releases of <productname>PostgreSQL</> (where
1661    the number after the first dot changes). This does not apply to
1662    different minor releases under the same major release (where the
1663    number after the second dot changes); these always have compatible
1664    storage formats. For example, releases 7.2.1, 7.3.2, and 7.4 are
1665    not compatible, whereas 7.2.1 and 7.2.2 are. When you update
1666    between compatible versions, you can simply replace the executables
1667    and reuse the data directory on disk. Otherwise you need to back
1668    up your data and restore it on the new server.  This has to be done
1669    using <application>pg_dump</>; file system level backup methods
1670    obviously won't work. There are checks in place that prevent you
1671    from using a data directory with an incompatible version of
1672    <productname>PostgreSQL</productname>, so no great harm can be done by
1673    trying to start the wrong server version on a data directory.
1674   </para>
1675
1676   <para>
1677    It is recommended that you use the <application>pg_dump</> and
1678    <application>pg_dumpall</> programs from the newer version of
1679    <productname>PostgreSQL</>, to take advantage of any enhancements
1680    that might have been made in these programs.  Current releases of the
1681    dump programs can read data from any server version back to 7.0.
1682   </para>
1683
1684   <para>
1685    The least downtime can be achieved by installing the new server in
1686    a different directory and running both the old and the new servers
1687    in parallel, on different ports. Then you can use something like:
1688
1689 <programlisting>
1690 pg_dumpall -p 5432 | psql -d postgres -p 6543
1691 </programlisting>
1692
1693    to transfer your data.  Or use an intermediate file if you want.
1694    Then you can shut down the old server and start the new server at
1695    the port the old one was running at. You should make sure that the
1696    old database is not updated after you run <application>pg_dumpall</>,
1697    otherwise you will obviously lose that data. See <xref
1698    linkend="client-authentication"> for information on how to prohibit
1699    access.
1700   </para>
1701
1702   <para>
1703    In practice you probably want to test your client
1704    applications on the new setup before switching over completely.
1705    This is another reason for setting up concurrent installations
1706    of old and new versions.
1707   </para>
1708
1709   <para>
1710    If you cannot or do not want to run two servers in parallel you can
1711    do the backup step before installing the new version, bring down
1712    the server, move the old version out of the way, install the new
1713    version, start the new server, restore the data. For example:
1714
1715 <programlisting>
1716 pg_dumpall &gt; backup
1717 pg_ctl stop
1718 mv /usr/local/pgsql /usr/local/pgsql.old
1719 cd ~/postgresql-&version;
1720 gmake install
1721 initdb -D /usr/local/pgsql/data
1722 postgres -D /usr/local/pgsql/data
1723 psql -f backup postgres
1724 </programlisting>
1725
1726    See <xref linkend="runtime"> about ways to start and stop the
1727    server and other details. The installation instructions will advise
1728    you of strategic places to perform these steps.
1729   </para>
1730
1731   <note>
1732    <para>
1733     When you <quote>move the old installation out of the way</quote>
1734     it might no longer be perfectly usable. Some of the executable programs
1735     contain absolute paths to various installed programs and data files.
1736     This is usually not a big problem but if you plan on using two
1737     installations in parallel for a while you should assign them
1738     different installation directories at build time.  (This problem
1739     is rectified in <productname>PostgreSQL</> 8.0 and later, but you
1740     need to be wary of moving older installations.)
1741    </para>
1742   </note>
1743  </sect1>
1744 </chapter>